[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Verbessern der Verarbeitungseigenschaften
von pulverförmigen Polyolefinen wie Polyäthylen, Polypropylen und Mischungen hieraus.
[0002] Beim Verarbeiten von pulverförmigen Polyolefinen auf Hochleistungseinschneckenmaschinen
wird Luft in die Kunststoffmasse eingezogen, die im Endprodukt als unerwünschte Blasen
in Erscheinung tritt. Die Blasenbildung wird dadurch vermieden, daß man statt Pulver
Granulat verwendet, welches nach Aufschmelzen bei Temperaturen über 190°C in einem
Extruder hergestellt werden muß. Diese Art der Behandlung des PolyolefinpulverE zum
Zwecke seiner besseren Verarbeitbarkeit ist sehr kostenintensiv und führt zu einer
zusätzlichen, unerwünschten thermischen Belastung.
[0003] Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten
Art zu schaffen, das auf einfache und äußerst wirtschaftliche Weise die Verarbeitbarkeit
von Polyolefinpulver positiv beeinflusst, und zwar so, daß es auf Hochleistungseinschneckenmaschinen
zu nahezu blasenfreiem Produkt verarbeitet werden kann.
[0004] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
das Polyolefinpulver auf eine Temperatur zwischen 40°C und seinem Schmelzpunkt, vorzugsweise
zwischen 80° und 95°C erwärmt und anschließend in den Spalt zweier spaltbildender
Elemente gebracht, dort mit Anpresskräften von 0,8 bis 2 t/cm Spaltlänge verpresst
und das verpresste Material zerkleinert wird.
[0005] Das Pulver kann zu einem Band oder auch zu Granulat verpreßt werden, je nach dem
ob die Oberfläche der spaltbildenden Elemente glatt oder siebartig ausgebildet ist.
[0006] Unter spaltbildenden Elementen werden die Walzen von Walzenpaare sowie Paare aus
Walzen und ebene Fläche verstanden.
[0007] Während des Verpressens wird das erwärmte Polyolefinpulver einer Art-plastischen
Verformung unterworfen, wodurch die so behandelten Teilchen eine drastische Änderung
ihrer Eigenschaften erfahren. So kann das Porenvolumen des Pulvers auf den Wert 0
gesenkt werden und die Luftdurchlässigkeit wird so.stark erhöht, daß die beim Extrudiervorgang
im Pulver noch eingeschlossene Luft im Extruder sehr leicht entweichen kann. Ferner
tritt außerdem eine Schüttgewichtserhöhung ein. Durch diese Änderung der Eigenschaften
läßt sich das Pulver praktisch blasenfrei mit hoher Wirtschaftlichkeit auf Hochleistungseinschneckenmaschinen
verarbeiten.
[0008] Es hat sich gezeigt, daß diese Eigenschaftsänderungen auch mit Walzen erzielt werden
können, die radiale Bohrungen besitzen und durch die das Material im Spalt verpresst
wird, wodurch eine Art zylinderförmiges Granulat entsteht. Die Verpressung mit den
entsprechenden Eigenschaften läßt sich auch in einer Maschine erzielen, die eine ebene
Platte mit Bohrungen aufweist, auf der eine oder mehrere parallel angeordnete Walzen
das Pulver in dem zwischen Walze und Platte sich bildenden Spalt verpressen und durch
die Bohrungen drücken. Die Größe der Bohrungen liegt dabei vorzugsweise zwischen 1,
5 und 6 mm.
[0009] Das in der bisher beschriebenen Weise verpresste Pulver wird in einer Hammermühle,
einem Walzenstuhl oder ähnlichen Zerkleinerungswerkzeugen wieder auf eine vergleichbare
Korngröße des Ausgangsmaterials gebracht.
[0010] Besondere Vorteile bietet das Verfahren beim direkten Inline-Betrieb. Hierbei wird
nach der letzten Stufe des Herstellungsprozesses das den Trockner mit Temperaturen
von 90° bis 100°C verlassende Pulver direkt verpresst, wodurch sich eine besonders
wirtschaftliche, energiesparende Fahrweise dieses Verfahrens ergibt.
[0011] Mit dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Polyolefinpulver kann die
Leistung von Hochleistungseinschneckenmaschinen bis zu 30 % erhöht werden.
[0012] An den nachfolgenden Beispielen soll das Verfahren näher erläutert werden:
Beispiel 1
[0013] Polyäthylenpulver mit einer mittleren Korngröße von 220 µm, einem Porenvolumen von
4,7 cm
3/100 g einer Luftdurchlässigkeit von 2,1 . 10
-3 cm
4 und einem Schüttgewicht von dynsec 440 g/1 wurde in einer beheizten Wirbelschicht
auf eine Temperatur von 95°C gebracht. Das so erwärmte Pulver wurde anschließend über
eine Förderschnecke unter Druck in den Spalt zweier sich gegenläufig drehender, glatter
und unbeheizter Walzen mit einem Durchmesser von 650 mm und einer Breite von 200 mm
gefördert. Die Anpresskraft der Walzen betrug ca. 0,9 t/cm Walzenlänge. Das verpresste
Pulver wurde als Band von den mit 9,5 Upm sich drehender Walzen abgeworfen, in einer
Stachelwalze gebrochen und mit einer Hammermühle auf eine mittlere Korngröße von 290
µm zerkleinert.
[0014] Das so behandelte Pulver hatte ein Porenvolumen von 0 cm
3/ 100 g, eine Luftdurchlässigkeit von 5,75 · 10
-3 cm
4 und dynsec ein Schüttgewicht von 460 g/l. Extrudierversuche zeigten, daß Extrudat
aus so behandeltem Pulver nur 17 Bläschen gegenüber 1500 Bläschen aus unbehardelter
Pulverware aufwies.
Beispiel 2
[0015] Polyäthylenpulver mit einer mittleren Korngröße von 220 µm, einem Porenvolumen von
4,7 cm
3/100 g einer Luftdurchlässigkeit von 2,1 . 10
-3 cm
4 und einem Schüttgewicht von dynsec 440 g/1 wurde in einem mit beheizten Röhren bestückten
Schacht im Durchlauf auf eine Temperatur von 75° C erwärmt. Das so erwärmte Pulver
wurde auf eine Maschine gegeben, die, ähnlich einem Kollergang, aus einer ebenen,
kreisförmigen Platte mit einem Durchmesser von 450 mm bestand, auf der vier Walzen
deren Achsen parallel zur Platte geführt wurden. Die über die Platte laufenden Walzen
wurden mit Kräften von 1,6 t/cm Walzenlänge gegen die Platte gepresst. Die Platte
wies 250 Bohrungen von 3 mm Durchmesser auf, durch die das Pulver hindurchgepreßt
wurden. Der Durchmesser der Walzen betrug 200 mm, ihre Länge 160 mm.
*) abrollten Das so gewonnene zylindrische Granulat wurde in einem Pas-. siersieb auf
eine mittlere Korngröße von 350 µm zerkleinert. Das mit diesem Verfahren behandelte
Material hatte ein Porenvolumen von 0 cm
3/100 g, eine Luftdurchlässigkeit von 3,9 . 10
-3 cm
4 und ein Schüttgewicht von 450 g/l. Beim - dynsec Exturdierversuch zeigte das Produkt,
hergestellt aus behandeltem Pulver bis 18 Bläschen im Gegensatz zu 1500 Bläschen bei
Verwendung von nicht behandeltem Pulver.
[0016] Die in den Beispielen angegebenen Werte für Porenvolumen, Luftdurchlässigkeit und
Blasenzahl wurden folgendermaßen ermittelt.
[0017] Blasenzahl: Zur Bestimmung der Blasenzahl wird aus dem Material mit einem Einschneckenextruder
eine Schlauchfolie extrudiert, aus der ein Quadrat von 100 cm
2 herausgeschnitten wird. Durch Auszählen der in diesem Quadrat enhaltenden Blasen
wird die Blasenzahl festgelegt.
[0018] Porenvolumen: Das Porenvolumen des Pulvers wird mit Paraffinöl, dessen Siedepunkt
zwischen 130° und 170°C liegt, bestimmt. Man gibt 100 g Pulver in ein Gefäß, setzt
eine Kapillare auf und flutet das ganze System mit Paraffinöl, anschließend wird gerührt
bis keine Blasen mehr austreten. Das entwichene Gas wird gemessen. Der Meßwert für
das Porenvolumen kann somit in cm
3 Luft pro 100 g Pulver angegeben werden.
[0019] Luftdurchlässigkeit: In einem Glaszylinder von 3 cm Innendurchmesser mit Glasfrittenboden
werden 100 ml Polyolefinpulver eingefüllt und durch diese Schüttung von oben nach
unten 4 Nl/h Luft durchgesaugt. Die zwischen Ober-und Unterkante der Schüttung auftretende
Druckdifferenz wird gemessen. Die Luftdurchlässigkeit wird aus den Meßdaten in cm
4 ermittelt. Bei Pulvern mit Luftdurchläsdynsec 4
sigkeiten ab 3,5 . 10
-3 cm
4 ist eine einwandfreie Entdynsec lüftung im Einschneckenextruder gegeben.
1. Verfahren zum Verbessern der Verarbeitungseigenschaften von pulverförmigen Polyolefinen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefinpulver auf eine Temperatur zwischen 40°C
und seinem Schmelzpunkt, vorzugsweise zwischen 80" und 95°C erwärmt und anschließend
in den Spalt zweier spaltbildender Elemente gebracht, dort mit Anpresskräften von
0,1 bis 10 t/cm, vorzugsweise 0,8 bis 2 t/cm, Spaltlänge verpresst und das verpresste
Pulver zerkleinert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefinpulver zu
einem Band verpresst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefinpulver zu
Granulat verpresst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Polyolefinpulver
mit einer Förderschnekke in den Spalt zweier spaltbildender Elemente gebracht wird.